受“荷叶效应”和“玫瑰花效应”的启发,超疏水表面引起了研究者们极大的关注。这些具有特殊浸润性的表面(超疏水,超双疏表面)在日常生活中和工业界等许多领域有着极其重要的应用前景。浸润性和粘附性都是固体表面的重要性质。一般来说,固体表面的浸润性和粘附性是由固体表面的化学组成和表面形貌结构共同决定的。因此通过改变固体表面化学成分和表面微观结构可以实现对润湿性和粘附性的调控。通过调节固体表面化学成分和微观结构实现水粘附性调节也具有重要的应用价值。另外,由于环境的复杂多变,制备仅仅排斥水滴的表面远远不能满足工业和生活的需要。因此,制备既可以排斥水滴又可以排斥油滴的表面(称之为超双疏表面)可以极大的扩大超疏水表面的应用。尽管已经有很多关于超疏水、超疏油表面的报道,而且制备工艺也越来越成熟,但仍然还存在很多亟待解决的问题。从技术方法上,很多用于制备超疏水材料的方法仍然存在设备原材料昂贵、步骤繁杂、重复性差、只适合用于实验室研究却无法用于制备大面积超疏水表面等;从稳定性方面来看,目前大多数制备的超疏水表面化学稳定性差和对机械作用力很敏感,主要表现在恶劣的环境和一定的机械作用力容易使超疏水性能丧失,这些都极大的阻碍了超疏水表面的实际应用和工业生产。还有很重要的一点是现有的关于超疏水、超双疏表面制备的研究中,大多缺乏对其超疏水、超疏油稳定性的系统性的、定性定量的研究和评价。超疏水表面的化学稳定性和机械持久性差是相关研究领域亟待解决的问题。同时制备具有超强或者是良好稳定性的超疏水、超双疏表面也越来越成为研究者们努力的目标。因此,选择经济合适的材料,开发操作简便、快速高效、重复性好、可以大面积工业应用的制备超疏水表面的方法,并且得到具有优良稳定性的超疏水表面是非常必要的。本论文利用多种经济、快速以及高效的技术方法在固体表面构筑了微纳米结构,采用化学物质调控固体表面的自由能,实现了对固体表面润湿性和粘附性的调控;通过构筑精准的粗糙结构,制备了一系列具有优异的化学稳定性和良好的机械持久性能的超疏水、超双疏材料。重点对所制备的超疏水和超双疏材料的稳定性做了系统的、定性定量的测试和评价,为超疏水、超双疏材料的进一步实际应用提供了重要的指导意义。主要研究工作内容和结果如下:1.利用一步阳极氧化法在低纯度铝金属基底上在不经过低表面能物质的修饰下制备得到了超疏水表面。通过仅仅调节反应参数,得到了两种具有不同形貌的氧化铝超疏水表面。研究结果表明:这两种形貌结构导致了很大的水粘附差异性。低粘附超疏水表面的水接触角为157°,可以获得低至1°的滚动角。而与此差异很大的是,高粘附超疏水表面获得的水接触角为154°,并且水滴紧紧粘附在表面,最大可以承受的倒置水滴的重量高达15μl。获得的超疏水氧化铝表面还表现出良好的机械性能,并且在冰水、沸水、高温、溶剂和油污染等恶劣环境下可以保持稳定性。2.采用一种经济和高效的一次阳极化方法结合低表面能物质修饰制备了具有一系列优异性能的大面积超疏水氧化铝涂层。实验详细研究了反应参数包括阳极化时间、阳极化电流密度、反应液温度对表面形貌和表面润湿性的影响。通过一步阳极化反应快速制备了具有分级粗糙结构的氧化铝试样。当这种粗糙结构与低表面能物质相结合时可以使得氧化铝表面取得优异的疏水性能和极滑的滚动性能。我们分别采用两种不同的低表面能物质(全氟三乙氧基硅烷和硬脂酸)来修饰所得到的粗糙表面,并详细比较了这两种不同超疏水表面的化学稳定性和机械持久性能。测试结果表明,相比于硬脂酸修饰的超疏水表面,被全氟三乙氧基修饰的表面有着良好的化学稳定性和较强的机械持久性。3.通过一种分级氧化铝模板润湿的方法制备了三种不同的具有大孔结构的超疏水聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)表面。这种新颖的大孔氧化铝模板可以通过一步阳极氧化方法得到。制备的pmma表面成功地复制了这种分级氧化铝模板的大孔结构。通过控制反应温度,可以得到三种具有不同形貌结构的pmma表面。测试结果证明了这三种pmma大孔结构在经过低表面能物质修饰之后不仅可以实现超疏水性能并且还表现出很大的水粘附性差异。低粘附pmma表面取得的接触角和滚动角分别为158°和3°。而高粘附表面可以获得152°的接触角,可以承受的最大倒置水滴的体积达到10μl。更重要的是,本文制备得到的超疏水pmma样品在经过强酸/碱溶液,不同的有机溶剂和长时间的放置等处理之后,还能保持很好的超疏水性能。4.提出了一种酸腐蚀和沸水浸润相结合的方法在铝金属基底上制备了超双疏表面。这种表面由微米级的阶梯结构和纳米级的花片状结构组成,可以排斥具有很低界面能的油滴,例如,正十六烷和十二烷。实验分别研究了单一的微米结构、单一的纳米结构和微米纳米级相结合的结构对表面润湿性的影响。实验结果证明只有微米级纳米级结构相结合的表面可以实现超疏油性能。本实验工作还采用了很多种方法重点详细研究和评价了这种超双疏表面的化学稳定性和机械持久性。研究结果表明这种超双疏表面具有良好的稳定性,可以抵抗大部分的化学和物理性的破坏。5.采用一步热氨水反应的方法在铝金属表面构建了三角形棱柱阵列结构位于纳米花片状结构之上的分级结构。再经过低表面能物质的修饰之后,可以实现超疏油性能。对一系列界面张力在25.3-72.1 mN m-1范围内的水滴和油滴都有很好的排斥性。采用了多种方法评价表征了超双疏表面的化学稳定性以及抗腐蚀性能。